(57)【要約】  船舶の操縦を支援するためのタグボート。タグボートは、推力の制御可能な方向を有する１つまたは複数の推進器を駆動するエンジンと、被支援船舶とタグボートとの間の引張接続を確立するための曳航索と、曳航索がタグボートに及ぼす引張力の大きさおよび方向を検知するように構成された第１のセンサ装置と、タグボートの向きを検知するように構成された第２のセンサ装置と、第１のセンサ装置からの信号を受信し、第２のセンサ装置からの信号を受信するコントローラとを備える。コントローラには、１つまたは複数の推進器によって生成された推力の大きさおよび方向が伝えられ、コントローラは、検知された推力の大きさならびに方向、検知された引張力の大きさならびに方向、および検知された前記タグボートの向きに基づいて、安全閾値を超えたかどうかを判断するように構成される。【選択図】図１０
2019510679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の操縦を支援するためのタグボートであって、
推力の制御可能な方向を有する１つまたは複数の推進器を駆動するエンジンと、
被支援船舶と前記タグボートとの間の引張接続を確立するための曳航索と、
前記曳航索が前記タグボートに及ぼす引張力の大きさおよび方向を検知するように構成された第１のセンサ装置と、
前記タグボートの向きを検知するように構成された第２のセンサ装置と、
前記第１のセンサ装置からの信号を受信し、前記第２のセンサ装置からの信号を受信するコントローラとを備え、
前記コントローラには、前記１つまたは複数の推進器によって生成された推力の大きさおよび方向が伝えられ、
前記コントローラは、
検知された推力の大きさならびに方向、
検知された引張力の大きさならびに方向、および
検知された前記タグボートの向き
に基づいて、第１の安全閾値を超えたかどうかを判断するように構成される、タグボート。
【請求項２】
前記タグボートが前記第１の安全閾値を超えていると前記コントローラが判断した場合に、前記コントローラは、推力の大きさを低減し、および／または推力の方向を変更するように構成される、請求項１に記載のタグボート。
【請求項３】
前記タグボートには、前記コントローラからのコマンドに応答して、前記タグボートを前記曳航索から切り離す装置が設けられ、
前記装置は、好ましくは、前記曳航索を切断する器具を備える、請求項１または２に記載のタグボート。
【請求項４】
前記タグボートが前記第１の安全閾値より高い第２の安全閾値を超えていると前記コントローラが判断した場合に、前記コントローラは、前記曳航索を切断するように構成される、請求項３に記載のタグボート。
【請求項５】
前記第１の安全閾値ならびに前記第２の安全閾値は前記タグボートが転覆するリスクであり、および／または第１の安全閾値ならびに第２の安全閾値はタグボートが沈没するリスクである、請求項１〜４のいずれか一項に記載のタグボート。
【請求項６】
前記コントローラは、前記タグボートの挙動をシミュレートするコンピュータモデルに基づいて、前記タグボートが転覆または沈没するリスクを判断するように構成される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のタグボート。
【請求項７】
前記コントローラには、前記タグボートの数学モデルが設けられる、請求項１〜７のいずれか一項に記載のタグボート。
【請求項８】
タグボートを操作する方法であって、
前記タグボートの推進器によって生成された推力の大きさおよび方向を決定することと、
曳航索によって前記タグボートに加えられる引張力の大きさおよび方向を決定することと、
前記タグボートの向きを決定することと、
推力の大きさならびに方向、引張力の大きさならびに方向、および前記タグボートの向きの組み合わせが安全閾値を超えているかどうかを判断することと
を含む、方法。
【請求項９】
前記タグボートが安全閾値を超えないように、前記推力の大きさおよび／または方向を調整することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
安全閾値を超えているときに、曳航索を切断することをさらに含む、請求項８または９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、船舶の操縦を支援するためのタグボートに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、入港、接岸、離岸、および出港する貨物船のような船舶を支援するための支援操作は、従来方式では、０〜８人の熟練船員のような多数の他の乗組員によって支援される船長によって操作される有人タグボートによって行われる。船舶は、一般的には、港湾環境の制約内では、自力で操縦することができないので、この支援が必要である。１隻または複数隻のタグボートは、タグボート上のウィンチを船舶上のキャプスタンまたはボラードに接続する曳航索を使用して船舶を曳航するのに使用される。船舶上の接続点は、船尾の近くまたは船首の近くに位置し得るが、船尾と船首との間のどの場所にも位置し得る。さらに、１隻または複数隻のタグボートは、必要に応じて、船舶を押すのに使用され得る。この点に関して、タグボートの船首は、支援すべき船舶（以降、「被支援船舶」と呼ぶ）の船体上のストロングポイント（押し位置）に係合する。通常、船体上のストロングポイントには、タグボートの乗組員がストロングポイントの位置を識別することができるように、大きな文字ＴＵＧが印されている。
【０００３】
一般に、タグボートは、水空間、港湾、入り江、可航水路、湖、および河川において運航するボートであり、タグボートの目的は、タグボートのエンジンおよび推進器を使用して、タグボートから曳航／支援すべき船舶に力学的エネルギーを伝達することである。タグボートは、強力なディーゼル電気駆動装置またはディーゼル駆動装置を装備することによりタグボートの作業に適応され、大きな引張力／押す力（ボラードプル）を発生させるために、極めて高い出力対トン数比を有する。
【０００４】
タグボートの出力は、一般的には、エンジンの馬力およびタグボートの総ボラードプルで表される。コンテナ船等を曳航するために使用される２０００年代〜２０１０年代の最大商業港タグボートは、約６０〜６５トンのボラードプルを有するものであった。これは、「標準」タグボートより１５トン大きいと考えられる。
【０００５】
タグボートは、非常に操縦しやすく、操縦性および安全性を向上させるために様々な推進システムが開発されてきた。ほとんどのタグボートは、プロペラ駆動型である。ｋＷ／ｈｐ当たりの推進力を増すために、コルトノズルが追加されている。ノズルラダーを使用すると、従来のラダーを使用する必要がなくなる。タグボートには、一般的には、いわゆるＺドライブまたは（アジマススラスタ）が設けられており、これは、３６０°回転することができるポッドであり、推力方向の急速な変化を可能にする。
【０００６】
追加として、または代替として、タグボートには、専用舶用推進システムであるサイクロイドドライブとしても周知のフォイト・シュナイダー・プロペラ（ＶＳＰ）が設けられている。ＶＳＰは、非常に操縦しやすく、ほとんど瞬時に推力の方向を変えることができる。ＶＳＰは、タグボートで広く使用されている。垂直ブレード（水中翼の形状）の円形配列は、垂直軸を中心として回転する円板から、ボートの底の外に突出している。各々のブレードは、垂直軸を中心として回転し得る。内歯車は、円板の回転と同期してブレードの迎え角を変化させるので、各々のブレードは、ヘリコプタのコレクティブピッチコントロールおよび周期と非常に似た形で、任意の方向に推力を生成し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
タグボート運航、すなわち、船舶支援操作の運用コストは、乗組員に対する費用が大きな割合を占める。したがって、タグボート操作の費用を低減することが求められる。
【０００８】
タグボートは、現状では、引張力および推力の不注意な組み合わせにより転覆または沈没する可能性がある。このような状況は、通常は、経験豊富な船長によって回避されるが、乗組員が対応策をとることができない場合、またはタグボートが無人ボートである場合は、このような状況における保護を強化する必要がある。
【０００９】
本発明の目的は、上記の問題を克服する、または少なくとも低減するシステムを提供することである。
【００１０】
上述の目的および他の目的は、独立請求項の特徴によって達成される。さらなる実装形態は、従属請求項、説明および図面から明らかである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の態様によれば、船舶の操縦を支援するためのタグボートであって、推力の制御可能な方向を有する１つまたは複数の推進器を駆動するエンジンと、被支援船舶とタグボートとの間の引張接続を確立するための曳航索と、曳航索がタグボートに及ぼす引張力の大きさおよび方向を検知するように構成された第１のセンサ装置と、タグボートの向きを検知するように構成された第２のセンサ装置と、第１のセンサ装置からの信号を受信し、第２のセンサ装置からの信号を受信するコントローラとを備え、コントローラには、１つまたは複数の推進器によって生成された推力の大きさおよび方向が伝えられ、コントローラは、検知された推力の大きさならびに方向、検知された引張力の大きさならびに方向、および検知されたタグボートの向きに基づいて、安全閾値を超えたかどうかを判断するように構成される、タグボートが提供される。
【００１２】
タグボートに作用する力およびタグボートの向きが伝えられるコントローラをタグボートに配設することによって、例えば、曳航索の過剰な力によるタグボートの転覆および／または沈没を防止する自動システムを形成することができる。
【００１３】
第１の態様の第１の可能な実施形態では、タグボートが安全閾値を超えているとコントローラが判断した場合に、コントローラは、推力の大きさを低減し、および／または推力の方向を変更するように構成される。
【００１４】
第１の態様の第２の可能な実施形態ではタグボートには、コントローラからのコマンドに応答して、タグボートを曳航索から切り離す装置が設けられ、該装置は、好ましくは、曳航索を切断する器具を備える。
【００１５】
第１の態様の第３の可能な実施形態では、タグボートが安全閾値を超えているとコントローラが判断した場合に、コントローラは、曳航索を切断するように構成される。
【００１６】
第１の態様の第４の可能な実施形態では、第１の安全閾値ならびに第２の安全閾値はタグボートが転覆するリスクであり、および／または第１の安全閾値ならびに第２の安全閾値はタグボートが沈没するリスクである。
【００１７】
第１の態様の第５の可能な実施形態では、コントローラは、タグボートの挙動をシミュレートするコンピュータモデルに基づいて、タグボートが転覆または沈没するリスクを判断するように構成される。
【００１８】
第１の態様の第６の可能な実施形態では、タグボートは、自律動作タグボート、無人タグボート、および／または被遠隔制御タグボートである。
【００１９】
第１の態様の第７の可能な実施形態では、コントローラには、前記タグボートの数学モデルが設けられる。
【００２０】
第２の態様によれば、タグボートを操作する方法であって、タグボートの推進器によって生成された推力の大きさおよび方向を決定することと、曳航索によってタグボートに加えられる引張力の大きさおよび方向を決定することと、タグボートの向きを決定することと、推力の大きさならびに方向、引張力の大きさならびに方向、およびタグボートの向きの組み合わせが安全閾値を超えているかどうかを判断することとを含む、方法が提供される。
【００２１】
第２の態様の第１の可能な実施形態では、該方法は、タグボートが安全閾値を超えないように、推力の大きさおよび／または方向を調整することをさらに含む。
【００２２】
第２の態様の第１の可能な実施形態では、該方法は、タグボートが安全閾値を超えたときに、推力の大きさおよび／または方向を調整することをさらに含む。
【００２３】
本発明の上記の態様および他の態様は、以下に説明する実施形態から明らかになるであろう。
【００２４】
本開示の以下の詳細な説明部分において、図面に示された実施形態例を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】支援操作の間の被支援船舶および複数のタグボートの側面図である。
【図２】支援操作の間の図１の被支援船舶および複数のタグボートの上面図であり、１隻の追加のタグボートが被支援船舶の横側に位置する状態を示した図である。
【図３】支援操作の間の図１の被支援船舶および複数のタグボートの上面図であり、２隻の追加のタグボートが被支援船舶の横側に位置する状態を示した図である。
【図４】システム内にパイロット用の遠隔制御ユニット、制御センター用の遠隔制御ユニットおよび各々のタグボート用の制御ユニットを有するシステムの系統図である。
【図５】クレーンアームが休止位置にあるタグボートの側面図である。
【図６】曳航索を保持する上昇位置にある図５のタグボートの側面図である。
【図７】クレーンが休止位置にある図５のタグボートの上面図である。
【図８】図５のタグボートの正面図である。
【図９】クレーンが受取人に曳航索を渡す動作位置にある図５のタグボートの上面図である。
【図１０】図５のタグボートの操作を制御するためのシステムのブロック図である。
【図１１】把持具の第１の実施形態の側面図である。
【図１２】図１１の把持具の別の側面図である。
【図１３】把持具の第２の実施形態の側面図である。
【図１４】図１３の把持具の別の側面図である。
【図１５】堅硬なアイスプライスを有する曳航索の上面図である。
【図１６】柔軟なアイスプライスを有する曳航索の上面図である。
【図１７】クレーンアーム用の支持部を有するガイドビットの斜視図である。
【図１８】図５のタグボートを操作する方法を示したフローチャートである。
【図１９】図５のタグボートを操作する方法を示したフローチャートである。
【図２０】図５のタグボートを操作する方法を示したフローチャートである。
【図２１】図５のタグボートを操作する方法を示したフローチャートである。
【図２２】図５のタグボートを操作する方法を示したフローチャートである。
【図２３】図５のタグボートを操作する方法を示したフローチャートである。
【図２４】図５のタグボートを操作する方法を示したフローチャートである。
【図２５】図５のタグボートを操作する方法を示したフローチャートである。
【図２６】制御センターのブロック図である。
【図２７】図２６の制御センターの上面図である。
【図２８】パイロット用の携帯型制御ユニットの上面図である。
【図２９】図２８の携帯型制御ユニットのブロック図である。
【図３０】図２８の携帯型制御ユニットのタッチスクリーンのスクリーンショットである。
【図３１】図２８の携帯型制御ユニットのタッチスクリーンのスクリーンショットである。
【図３２】電気接続部が短いクレーンを有するボートの上面図である。
【図３３】衝突防止を示すチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、支援操作の間の被支援船舶１および複数のタグボート２の側面図である。図２は、同じ船舶１または別の船舶１であり得る被支援船舶１の上面図であり、１隻の追加のタグボートが被支援船舶１の側面を押している状態を示した図である。図３は、被支援船舶１の別の上面図であり、２隻のタグボートが被支援船舶１の側面から引っ張っている状態を示した図である。支援操作に関与するタグボート２の数は、被支援船舶１のサイズ、自力で操縦するための被支援船舶１の積載力、および個々のタグボート２によってもたらされ得る引張力（ボラードプル）に依存する。一般的には、タグボート２は、少なくとも４０トン、好ましくは少なくとも５０トン、さらに好ましくは少なくとも６０トンのボラードプルを発生させることができる。被支援船舶１は、例えば、貨物船のような支援を必要とする任意のタイプの船舶１であり得、図１ではコンテナ船が例として示されている。この例は、船尾６のより近くに排ガス用の煙突４および船首７のより近くにブリッジ５を有するように設計された、いわゆるツインアイランド方式のコンテナ船を示している。コンテナ８は、甲板上に積み上げられた状態で示されており、通常は、甲板の下にも積み込まれる。船体３の側面には、船体３を押すタグボート２によって係合されるのに適した船体上の位置を示すために、「ＴＵＧ」という文字で印されたストロングポイント９が設けられている。
【００２７】
船舶１には、曳航索１０を取り付けるために、船舶の側面に沿っていくつかの位置にボラードおよびキャプスタンが設けられる。一般的には、ボラードおよびキャプスタンは、船尾６の近くおよび船首７の近くに、船体３の側面に沿って等間隔に設けられる。曳航索１０は、実際の要求に応じて、船舶１の適切な位置に取り付けられる。したがって、曳航索１０の一端は船舶１に取り付けられ、曳航索１０の他端はタグボート２に取り付けられる
【００２８】
支援操作時には、パイロットは被支援船舶１に乗船し、パイロットはタグボート２の推力動作の制御を担当する。従来の手順では、パイロットは、無線通信を介して個々のタグボートの船長に推力コマンドを出すことになる。
【００２９】
本発明の実施形態は、好ましくは無人であり、好ましくは部分的に遠隔制御であり、好ましくは部分的に自律的に動作するタグボート２に関する。タグボート２は、好ましくは、（無線で）受信した指示に応答して部分的に自律的に動作することができ、部分的に直接（無線）遠隔制御下で動作することができる。
【００３０】
図４は、タグボート２を制御するためのシステムを示す系統図である。各々のタグボート２には、無線通信手段を装備した電子制御ユニット５０が設けられる。関与するタグボート２の数は、１〜ｎの番号で図示されているように、変化し得る。無線通信手段を有するシステムコントローラ２５０は制御センター２００に設けられ、無線通信手段を有するリモートコントローラ１５０は、例えば、被支援船舶１上のパイロットに提供される。タグボート２は、プログラムされた指示に基づいて自律的に動作し、制御センター２００のシステムコントローラ２５０からの指示に基づいて半自律的に動作し、またはパイロットによって操作される遠隔制御ユニット１５０からの指示に基づいて直接遠隔制御で動作する。
【００３１】
システムコントローラ２５０は、例えば、陸上の制御センター２００に配置され、通常は、タグボート２を視認できる状態にない。システムコントローラ２５０は、船隊または複数のタグボート２を制御する。システムコントローラ２５０は、どのタグボート２を作業に送るかを決定し、係船位置から動員位置まで、および動員位置から係船位置までタグボート２のナビゲートを指示する。したがって、システムコントローラ２５０は、特定の位置までナビゲートするようにタグボート２に対して指示するのに使用され、一実施形態では、タグボート２は、指示を受信した後、自律的に特定の位置までナビゲートする。タグボート２が動員位置に到着すると、タグボート２の制御は、遠隔制御ユニット１５０を使用するパイロットに引き継がれる。遠隔制御ユニット１５０は、船舶１の操縦を支援しながらタグボート２を制御するのに使用される。遠隔制御ユニット１５０は、パイロットによって操作され、パイロットは、一般的には、船舶１の操縦を支援するのに使用されるタグボート２を視認できる状態にある。
【００３２】
遠隔制御センター２００または遠隔制御ユニット１５０に信号を送信するクレーン上のカメラにより、遠隔制御センター２００のオペレータまたは遠隔制御ユニット１５０を使用するパイロットの操作が可能になる。
【００３３】
図５〜図９は、船舶１の操縦を支援するのに使用され得るタグボート２の一実施形態例である。タグボート２は、スケグ２４が設けられた船体２３を備える。船体２３は、船尾２６から船首２７まで延在する。船体２３には、周方向フェンダ２９が設けられる。
【００３４】
１つまたは２つのアジマススラスタ２８（ノズルドライブ）の形状の１つまたは２つの推進器は、船尾２６の近くに設けられ（他の位置も可能である）、任意の所望の方向（水平方向）の推力を発生させる。アジマススラスタ２８は、推力（例えば、少なくとも４０トンのボラードプル）を発生させるために、内燃機関（ディーゼルエンジン）またはディーゼル電気駆動装置または電気駆動モータに接続される。燃料タンクおよび／またはバッテリも船体２３内に収容される。
【００３５】
タグボート２には、動力ウィンチ２１（この実施形態では、２つの動力ウィンチが１つのシャフト上に並んで設けられる）を収容し、レーダアンテナ３１および無線通信用の他のアンテナが設けられたレーダマスト３０を支承する上部構造体２５が設けられる。上部構造体２５はさらに、クレーン２２および２つのＬＩＤＡＲセンサ１７を支持する。
【００３６】
クレーン２２は、少なくとも部分的に動力ウィンチ２１に巻き上げられる曳航索１０を操作するために、すなわち、曳航索１０の自由端を持ち上げて曳航索１０を被支援船舶１の甲板上の熟練船員または他の乗組員に渡すために使用される。クレーン２２の別の役割は、係留ロープを掴んで、タグボート２が接岸したときに陸への電気接続を行うことである。
【００３７】
１つの曳航索１０は、動力ウィンチ２１から、上部構造体２５の前方に位置するビット１１の開口部まで延在し開口部を通過する。動力ウィンチ２１は、好ましくは、ダブルウィンチであり、別の曳航索１０（図７）は、動力ウィンチ２１から延在し上部構造体２５の後方に位置するビット１２の開口部を通過する。
【００３８】
ビット１１、１２は、曳航索１０を案内して、正確に曳航索１０の巻き上げおよび読み出しを行うために、確実に曳航索１０が動力ウィンチ２１に対して直角を成すようにする。曳航索１０の自由端は、クレーン２２の自由端の把持具によって保持される。いわゆる、もやい綱１３は、曳航索１０の自由端に取り付けられる。もやい綱１３は、乗組員によって扱われ、被支援船舶１内の索道器を通過して被支援船舶１上のキャプスタンまで延びることができる軽い紐である。その後、キャプスタンを作動させることにより、重い曳航索１０が索道器を通って船舶１の甲板まで引っ張られ得る。
【００３９】
上部構造体２５は、レーダアンテナ３１が設けられたレーダマスト３０を支承する。さらに、レーダマスト３０には、無線通信のための他のアンテナが設けられる。
【００４０】
上部構造体２５はさらに、クレーン２２を支承する機能を果たす。この実施形態では、クレーン２２は、ナックルブームクレーンであるが、任意の他の適切なタイプのクレーンまたはロボットアームを使用することも可能である。一実施形態では、クレーンアームには、放水銃（図示せず）が設けられる、または少なくとも放水銃をクレーンアームに固定する手段が設けられる。
【００４１】
タグボート２上のクレーン２２、動力ウィンチ２１および他の機器は、油圧駆動式であり得る。この点に関して、タグボート２には、電子制御ユニット５０の制御下で上記の消耗部品に対して加圧油圧作動液を供給する油圧ポンプまたはポンプ場が設けられる。
【００４２】
クレーン２２は、好ましくは環状ベース部材３５によって、タグボート２の垂直軸を中心として上部構造体２５から枢動可能に吊り下げられる。クレーンアームの内側部分３２の近位端は、ベース部材３５にヒンジ連結され、内側部分３２の遠位端は、ヒンジ３４によってクレーンアームの外側部分３３にヒンジ連結される。クレーンアームの外側部分３３は、クレーンの届く範囲を広げるために伸縮自在である。
【００４３】
第１の油圧シリンダ３６の近位端は、ベース部材３５にヒンジ連結され、その遠位端は、外側部分３３にヒンジ連結される。第１の油圧シリンダ３６は、クレーンアームの上げ下げに使用され得る。クレーンアームは、図５では下降した休止位置にある状態で示されており、図６では上昇位置にある状態で示されているが、クレーン２２は図６に示されているよりも高く上昇され得ることは理解されよう。第２の油圧シリンダ３７は、伸縮自在の外側部分３３の長さを調節するために、外側部分３３に沿って延在する。クレーンアームは、図９では、外側部分が伸長位置にある状態で示されている。
【００４４】
治具４２は、クレーンアームの自由遠位端に設けられる。一実施形態では、治具４２は、把持具であるが、治具４２は、交換可能な治具であり、ニーズに応じて異なる目的の治具、例えば、放水銃または電気コネクタ、フック、サーチライトのような治具に交換され得ることは理解されよう。この点に関して、タグボート２には、クレーンアームの自由遠位端に嵌合され得る治具アセンブリが設けられる。治具アセンブリは、タグボート２上のクレーン２２の自由端が到達し得る位置に格納されるので、クレーンアームの自由端の端部の治具は、人間のオペレータが現実に存在しなくても変更可能である。
【００４５】
クレーンアームには、クレーンアームの位置を示すセンサ（図示せず）が設けられる。一実施形態では、クレーンアームには、クレーンアームに作用する力／負荷を決定するためのセンサ（図示せず）が設けられる。
【００４６】
タグボート２には、クレーンアームが作動していないときにクレーンアームが載置され得る、すなわち、クレーンアームのパーツ位置を提供するためのクレーンアーム用の支持体３８が設けられる。一実施形態では、支持体３８は、前甲板上のビット１１の一体部品であり、好ましくは、ヨークの形状を有する。タグボートには、前甲板上の１つの支持体３８および後甲板上の１つの支持体３９の２つの支持体が設けられ得るので、クレーンアームは、前方位置または後方位置の部品であり得る。支持体３９は、好ましくは、ビット１２の一体部品であり、ヨークのような形状である。支持体３８、３９は、クレーンアームの位置を調整するための基準点としての機能を果たす。一実施形態では、電子制御ユニット５０は、支持体３８または支持体３９において規則的な時間間隔でクレーンアームを再補正するように構成される。
【００４７】
一実施形態では、曳航索１０の自由遠位端には、アイスプライス１４が設けられる。曳航索１０は、好ましくは、強く、浮くのに十分に軽い合成材料で作られる。このようなタイプの曳航索は、市販されている。ブッシング１５は、アイスプライス１４に近い位置で曳航索１０の周囲に設けられる。ブッシング１５およびその機能について、さらに詳細に後述する。
【００４８】
図９では、クレーンは、伸長位置のクレーンアームの伸縮自在外側部分３３で曳航索１０の自由端を保持した状態で示されている。これは、被支援船舶１上の熟練船員に曳航索１０の自由端を渡すのに適した位置である。
【００４９】
図１０は、タグボート２上の制御システムおよび設備のブロック図である。電子制御ユニット５０は、測位システム（ＧＰＳ）、モーションセンサ（または加速力を検知することができる動き参照センサ）、マイクロホンまたはマイクロホン装置、カメラ装置（好ましくはデジタルビデオカメラ）、ＲＡＤＡＲ３１、ＬＩＤＡＲ（レーザスキャナ）、ノズル角検出器、第１のＲＦＩＤリーダ、第２のＲＦＩＤリーダ、および曳航索力センサ、好ましくは、指向性力センサ、クレーン位置センサ、クレーン力センサを含むセンサアレイに接続される。電子制御ユニットはさらに、無線通信装置５４、動力ウィンチ２１、ノズルドライブ２８を駆動するエンジンまたは駆動モータ、ノズルドライブ２８（指向性制御角度センサ）、動き補正ユニットおよび把持具４２を含むクレーン２２に接続される。曳航索力センサは、動力ウィンチ２１上のトルクセンサと各々のビット１１、１２の歪みゲージまたは同様の力測定装置との組み合わせであり得るので、電子制御ユニット５０には、曳航索１０に加わる引張力の大きさおよび曳航索１０によって加えられる引張力の方向が伝えられる。
【００５０】
一実施形態では、タグボート２には、好ましくはタグボート２の周囲領域全体を見渡せるように水平面において３６０°の視界を有する、光学センサ装置またはデジタルカメラ装置が設けられる。カメラ装置は、スペクトルの可視部内および／またはスペクトルの可視部の外側で動作し得る。電子制御ユニット５０は、一実施形態では、カメラ装置の信号を制御センター２００または遠隔制御ユニット１５０に無線で送信するように構成される。
【００５１】
電子制御ユニット５０には、ナビゲーションモジュール、衝突防止モジュールおよび画像認識モジュールが設けられ、これらについては、以下により詳細に説明する。
【００５２】
図２６および図２７に示されている制御センター２００には、例えば、タグボート２上の通信装置５４によって送信されたカメラ装置からの信号、および、言うまでもなく、通信装置５４によって送信された任意の他の情報を受信するために、通信装置２５４が設けられる。制御センター２００には、表示画面２７２であって、好ましくはリアルタイムで、さらに好ましくはリアルタイムでかつ表示画面２７２を３６０°の円形配列にして、制御センター内の人間のオペレータにカメラ装置の信号を表示するための表示画面２７２が設けられる。本発明の実施形態では、８つの表示画面２７２が円形配列で設けられているが、円形配列で８つより少ない数の表示画面を使用することもでき、また円形配列で８つより多い数の表示画面を使用することもできることは理解されよう。さらに、１つの全周囲にわたる表示画面を提供するために、代わりにプロジェクタなどが使用され得る。
【００５３】
一実施形態では、例えば、タグボート２の針路における音の発生源（距離ならびに方向）および障害物に関する情報の両方に対して、拡張現実が表示画面２７７上に重ねられる。
【００５４】
タグボート２には、音響センサ、好ましくは水平面において３６０°の領域の音を捕らえる指向性音響センサ装置が設けられる。一実施形態では、電子制御ユニット５０は、指向性音響センサ装置からの信号を制御センター２００または遠隔制御ユニット１５０に送信するように構成される。制御センター２００内の電子制御ユニット２５０は、例えば、拡張現実によって、計器または表示画面上で、検出された音の発生源の方向および位置に関する情報を表示するように構成される。
【００５５】
制御センター２００には、好ましくはリアルタイムで、さらに好ましくはリアルタイムでかつ空間的に、制御センター２００内の人間のオペレータに、無線通信装置２５４を介して受信した光学センサ装置の信号を再生するために、トランスデューサ（ラウドスピーカ）２７４が設けられる。その結果、人間のオペレータは、検出された音の発生源の方向の印象を受け取る。
【００５６】
さらに、制御センター２００には、オペレータがタグボート２の操作を制御するための指示またはコマンドを入力できるようにする少なくとも１つの制御コンソール２８０が設けられる。制御コンソール２８０、無線通信装置２５４、ラウドスピーカ２７４および表示画面２７２は全て、電子制御ユニット２５０に接続される。電子制御ユニット２５０は、人間のオペレータから制御コンソール２８０を介して指示およびコマンドを受信し、これらの指示／コマンドを関与しているタグボート２に無線で送信するように構成される。電子制御ユニット２５０はさらに、表示画面２７２上に、ラウドスピーカ２７４を介して、および制御コンソール２８０内の計器および／またはディスプレイ上に、タグボートから受信した情報を再生するように構成される。
【００５７】
タグボート２上の測位システムは、一実施形態では、衛星型測位システム（例えば、ＧＰＳ）であり、タグボート２は、一実施形態では、測位システムによって決定されたタグボートの地理的位置を制御センター２００および／または遠隔制御ユニット１５０に無線で送信するように構成される。
【００５８】
一実施形態では、電子制御ユニット５０は、タグボート２を自律的に接岸させるように構成される。この点に関して、電子制御ユニット５０は、係船場所または船体２３の過負荷を回避するために、少なくとも１隻のタグボート２の付近の環境に的確に反応するように構成される。電子制御ユニットは、特に、加速度情報およびジャーク（加速度の変化、すなわち、時間に対する加速度の導関数）を含む動き参照センサからの信号を使用する。
【００５９】
一実施形態では、遠隔位置の制御センター２００から少なくとも１隻のタグボート２を制御する方法は、タグボート２を配備することと、遠隔位置の制御センター２００を配設することと、遠隔位置の制御センター２００から少なくとも１隻のタグボート２に指示を無線で送信することと、タグボート２上で指示を無線で受信することと、タグボート２によって指示を実行することとを含む。
【００６０】
一実施形態では、指示を無線で送信することは、特定の位置まで航行するようにとの指示をタグボート２に送信することと、タグボート２が指示を受信することと、タグボート２が特定の位置まで航行することとを含む。一実施形態では、該方法はさらに、好ましくはタグボート２が自律的に現在位置から特定の位置までナビゲートすることを含む、タグボート２が自律的に現在位置から特定の位置まで航行することを含む。
【００６１】
一実施形態では、指示を無線で送信することは、一定の距離を置いて被支援船舶１、好ましくは曳航索１０に張力をかけずに曳航索１０によってタグボート２に接続された被支援船舶を追尾するようにとの指示をタグボート２に送信することを含む。
【００６２】
一実施形態では、該方法は、遠隔制御ユニット１５０から少なくとも１隻のタグボート２に、タグボート２に接続された曳航索１０の自由端を被支援船舶１上の受取人、特に、被支援船舶１上の特定の位置にいる受取人に渡すようにとの指示を送信することと、タグボート２が被支援船舶１の甲板上の乗組員に曳航索１０の自由端を渡すためにクレーン２２を使用して受取人に曳航索１０の自由端を渡すこととを含む。
【００６３】
一実施形態では、該方法は、遠隔制御ユニット、例えば、パイロットによって操作される被支援船舶１上の携帯型遠隔制御ユニット１５０からタグボート２に、曳航索１０を巻き上げる、または繰り出すようにとの指示を送信することと、タグボート１０が動力ウィンチ２１の作動によって曳航索１０を繰り出すために巻き上げることとを含む。
【００６４】
一実施形態では、該方法は、遠隔制御ユニット、例えば、パイロットによって操作される被支援船舶上の携帯型遠隔制御ユニット１５０から、被支援船舶１に対して所定の大きさおよび方向の推力を加えるためにタグボート２に対する所定の大きさおよび方向の推力コマンドのための指示を送信することと、タグボート２が被支援船舶１に指示された大きさおよび方向の推力を加えることとを含む。
【００６５】
一実施形態では、該方法は、遠隔制御ユニット、例えば、パイロットによって操作される被支援船舶１上の携帯型遠隔制御ユニット１５０から、推力位置および任意で最適な推力角度のための指示を送信することと、タグボート２が指示された推力位置および最適な推力角度まで移動することとを含む。
【００６６】
第１のＲＦＩＤリーダは、ビット１１、１２の各々に関連付けられ、第２のＲＦＩＤリーダは、クレーン２２の自由端に関連付けられる。通信装置５４により、電子制御ユニット５０は情報を送受信することができる。
【００６７】
電子制御ユニット５０は、動力ウィンチ２１の動作、エンジン／駆動モータの動作（動力）、およびノズルドライブ２８の動作（角度）を制御するように構成される。電子制御ユニット５０はさらに、クレーン２２の動作および把持具（グリッパ）４２の動作を制御するように構成される。
【００６８】
一実施形態では、カメラ、ＲＡＤＡＲならびにＬＩＤＡＲ、測位システム、利用可能であればソーナーからの信号は、通信装置５４を介して制御センター２００内の制御ユニット２５０またはパイロットの携帯型遠隔制御ユニット１５０に送信される。
【００６９】
クレーン２２は、タグボート２の中央に取り付けられるので、前甲板および後甲板において曳航索１０を操作することができる。さらに、中央位置に配置することにより、クレーン２２は、接岸した状態で、また被支援船舶１上の熟練船員または他の乗組員に曳航索１０を渡すときに、側面を超えることができる。
【００７０】
電子制御ユニット５０は、クレーン上の位置センサおよびモーションセンサおよび／またはタグボートの動き参照ユニットに応答して、またクレーン上のＲＦＩＤリーダに応答して、クレーンの動作を制御するように構成される。
【００７１】
一実施形態では、クレーン２２には、動き補正ユニットが設けられる。一実施形態では、動き補正ユニットには、少なくとも２つの直交軸を中心として枢動し得る要素が設けられ、動き補正ユニットは、少なくとも２つの直交軸を中心として制御可能に要素を枢動させるためのアクチュエータを備える。一実施形態では、クレーン２２は、動き補正プラットフォーム上に配置される。すなわち、動き補正ユニットは、動き補正プラットフォームによって形成される。動き補正プラットフォームは、電子制御ユニット５０の制御の周囲でプラットフォームを支持する３つ以上の線形アクチュエータを備え得る。別の実施形態では、クレーン２２の自由端の動きは、クレーン２２のアクチュエータを使用することによって補正される。すなわち、動き補正ユニットは、クレーン２２のアクチュエータによって形成される。一実施形態では、タグボート２の船首揺れは、クレーン２２の回転によって少なくとも部分的に補正され、前後上下の揺れは、少なくとも部分的にクレーンアームの上げ下げおよび／または伸長収縮によって補正される。
【００７２】
モーションセンサ（動き参照ユニット）は、電子制御ユニット５０に、タグボート２の動き、例えば、縦揺れ、横揺れおよび船首揺れ、より好ましくは、縦揺れ、横揺れ、船首揺れ、上下揺れ、前後揺れおよび左右揺れを含む動きを伝える。電子制御ユニット５０は、クレーンアームの自由端の実質的にグローバル座標系に対する自由な動きを維持するために、タグボート２の移動を補正するように構成される。あるいは、電子制御ユニット５０は、被支援船舶１上に搭載されているモーションセンサおよび／または位置センサの情報を受信し得、クレーンアームの自由端の被支援船舶１に対する実質的に自由な動きを維持し得る。一実施形態では、電子制御ユニット５０は、タグボート２の実際の航行速度を無視するように構成される。すなわち、タグボートの航行速度によって生じる動きは、補正の際に考慮されない。したがって、クレーンアームの自由端は、タグボート２が被支援船舶１を追尾している間は安定し得る。タグボート２の動きを補正することによって、またはクレーンアームの自由端の被支援船舶１に対する自由な動きを維持することによって、クレーンアームが被支援船舶１の甲板上の乗組員に曳航索１０を渡すときに、被支援船舶１の甲板上の乗組員がクレーンアームに取り付けられている曳航索１０またはもやい綱１３をずっと掴みやすくなる、または捕まえやすくなる。電子制御ユニット５０は、陸への電気的接続を確立するときに、クレーンアームの自由端の動きを補正するように構成される。したがって、電子制御ユニット５０は、有益な状況において、タグボートの動きによってもたらされるクレーンの自由端の動きを最小限に抑えるように構成される。クレーン２２がビット１１またはビット１２におけるホームポジション（格納位置）から曳航索１０の自由端を集めるのに使用されるとき、電子制御ユニット５０は、参照用にタグボート２自身の座標系を使用する。電子制御ユニット５０は、支持体３８または支持体３９上の休止位置を使用してクレーンアームの自由端の位置を再補正するように構成される。
【００７３】
電子制御ユニット５０には、電子制御ユニット５２がタグボート２を自律的に現在位置から受信指示位置まで、例えば、支援を必要としている船舶１の近くの位置までナビゲートすることを可能にするナビゲーションモジュールが設けられる。ナビゲーションモジュールは、タグボート２の安全なナビゲートに必要な海図を含み、タグボート２用のナビゲーションシステムを形成する。ナビゲーションモジュールにより、電子制御ユニット５０は、タグボート２を係船位置から目標位置まで、例えば、動員位置まで、すなわち、船舶１の操縦を支援するようにタグボート２を配備すべき位置まで、ナビゲートすることができる。さらに、ナビゲーションモジュールにより、電子制御ユニットは、動員位置から係船位置まで戻るようにタグボートをナビゲートすることができる。したがって、電子制御ユニット５０は、無線通信装置５４を介して指示を受信した時に、タグボート２を係船位置から動員位置まで、および動員位置から係船位置まで自律的に航行させる。タグボート２の針路における障害物との衝突は、電子制御ユニットが衝突防止モジュールを配備することによって回避される。これに関して、以下でさらに詳細に説明する。衝突防止ユニットの支援によって、電子制御ユニット５０は、別の船舶、陸地、橋杙または浅海域のような物体との衝突を回避するために、必要に応じて回避行動を取る。
【００７４】
ナビゲーションシステムは、好ましくは、ＣＯＬＲＥＧ条約の意図の範囲内の全てのシナリオにおいてタグボート２を操縦するように構成された自律ナビゲーションシステムである。ＣＯＬＲＥＧ条約に準拠したアルゴリズムは、電子制御ユニット５０内に記憶されるので、電子制御ユニット５０は、全てのシナリオにおいて安全にナビゲートするために、必要な針路修正を行うことができる。
【００７５】
衝突防止モジュールは、例えば、ＣＯＬＲＥＧ（海上における衝突の予防のための国際規約に関する条約、１９７２）のような衝突予防に関する規制情報を含み、規則に従った回避行動を取る。衝突防止モジュールは、電子制御ユニット２がいつどの回避行動を取るべきかを決定するのを可能にする。
【００７６】
さらに、電子制御ユニット５０には、電子制御ユニット５０が船体３の側面のストロングポイントおよび被支援船舶１を示す画像を認識できるようにする画像認識モジュールが設けられる。一実施形態では、電子制御ユニットは、画像認識モジュールの助けを借りて、甲板上の乗組員、すなわち、曳航索１０を受け取る準備ができた被支援船舶を認識することができる。
【００７７】
図１１および図１２は、把持具４２の第１の実施形態の２つの側面をより詳細に示した図である。把持具４２は、ヒンジピン７８で互いに枢動可能に接続された２つのミラー対称部品７１を備える。線ばね７５は、２つの部品７１を一緒に付勢する。２つの部品７１の一端は、曳航索１０を係合する、または曳航索１０上のブッシング１５を受容するためのＶ字形凹部を形成する。Ｖ字形凹部７９の表面が曳航索１０またはブッシング１５と接触することで、洗濯ばさみが物干しロープに対して付勢される形と同じように、線ばね７５の力に逆らって２つの部品７１が互いに離れてヒンジピン７８を中心として枢動するように付勢力が生じる。把持具４２が曳航索１０またはブッシング１５を挟んだときに、曳航索１０またはブッシング１５は、図１１に示されているように、各々の部品７１の２つの半円筒状凹部によって形成された実質的に円筒状凹部７２内に受容される。実質的に円筒状凹部７２のＶ字形凹部７９に最も近い部分は、線ばね７５の力に逆らって円筒状凹部７２から曳航索１０を引き抜きやすくする実質的にＶ字形の断面を成すような形状にされる。
【００７８】
２つの部品７１のヒンジピン７を中心とした枢動運動は、電磁制御式、空気圧制御式、または油圧制御式の係止ピン７３の作用によって防止され得る。電気式、空気圧式、または油圧式のアクチュエータ７４は、係止ピン７３が２つの部品７１間の円筒状凹部７７まで前進しない後退位置と、係止ピンが円筒状凹部７７まで前進する前進位置（図１２）との間で係止ピン７３の位置を制御する。凹部７７は、部品７１間の円筒状凹部７２と反対側のヒンジピン７８の側に配置される。係止ピン７２は、凹部７７まで前進すると、部品７１が互いに離れることを防止するので、大きな力が曳航索１０に加えられた場合でも曳航索１０は実質的に円筒状凹部７２内で保持され得る。
【００７９】
図１３および図１４は、把持具４２の第２の実施形態を示しており、ばねを設ける必要がなく、ヒンジピン７８を中心とした２つの部品７１の運動は１つまたは２つのダブルの空気圧シリンダまたは油圧シリンダ８０の作用によって制御されるという点を除けば、第１の実施形態と同様である。凹部７２は、把持具４２が能動的に開くことができるため、ばねの力に逆らって曳航索を引き抜く必要がないので、円筒状であり得る。１つまたは２つの空気圧シリンダまたは油圧シリンダ８０は、部品７１の上方（図１３および図１４の向きで示されている上方の）先端間に延在し、把持具を開くために引張力を加えて曳航索１０を受容または解放し、把持具４２を閉じるために押す力を加えて、円筒状凹部７２内の曳航索１０の有無に関係なく把持具４２を閉じた状態で維持する。空気圧シリンダまたは油圧シリンダ８０の動作は、電子制御ユニット５０によって制御される。
【００８０】
ヒンジピン７８は、把持具４２から、クレーンの自由端から把持具４２を吊り下げる働きをするヨーク８４の対向するアーム内の凹部まで延在する。第１の実施形態の把持具４２は、同様にヨークによってクレーンの自由端から吊り下げられ得る。
【００８１】
図１５は、曳航索１０の一実施形態の遠位部分を示す。曳航索１０の自由遠位端には、堅硬なアイスプライス１４が設けられる。堅硬なアイスプライスは、エンドストップを形成する。構造上の剛性を付与するために、軽金属または頑丈な弾性プラスチックのリング４２がアイの中に配置される。堅硬なアイスプライス１４によって形成されたエンドストップは、ビット１１、１２内の開口部１８（図１７）を通過することができないような大きさおよび形状であるので、堅硬なアイスプライス１４はエンドストップを形成する。このことにより、動力ウィンチ２１は、エンドストップがビット１１、１２に突き当たるまで完全に曳航索１０を巻き上げることができる。
【００８２】
一実施形態では、動力ウィンチ２１には、電子制御ユニット５０に結合される回転位置センサ（図示せず）が設けられ、回転位置センサによって、電子制御ユニット５０に、繰り出される曳航索１０の長さがおおまかに知らされる。
【００８３】
一実施形態では、動力ウィンチ２１には、力またはトルクセンサが設けられ、電子制御ユニット５０は、力またはトルクセンサからの信号を使用して、巻き上げのときに曳航索に加えられる力を制限するように構成される。電子制御ユニット５０は、好ましくは、エンドストップに向かって牽引するときに動力ウィンチ２１によって曳航索１０に加えられる力を制限するように構成される。
【００８４】
電子制御ユニット５０が動力ウィンチ２１に曳航索１０を巻き上げるように指示したときに、曳航索１０がホームポジション（部品位置）にあるため、動力ウィンチ２１上の力センサからの信号の急増が電子制御ユニット５０に曳航索１０の巻き上げを停止するように伝える。
【００８５】
一実施形態では、曳航索１０は、その自由端に、または自由端の近くに、第１のＲＦＩＤタグ９０が設けられる。第１のＲＦＩＤタグは、好ましくは、パッシブＲＦＩＤ９０タグ９０である。タグボート２には、一実施形態では、第１のＲＦＩＤリーダ、好ましくは、アクティブＲＦＩＤリーダが設けられ、第１のＲＦＩＤリーダは、曳航索１０の自由端がビット１１またはビット１２のごく近くにあるときに、すなわち、ホームポジションまたは部品位置にあるときに、ＲＦＩＤリーダが第１のＲＦＩＤタグ９０を検出するように配置される。好ましくは、各々のビット１１、１２の近くに１つずつ、２つの第１のＲＦＩＤリーダが設けられる。第１のＲＦＩＤタグ９０は、好ましくは、パッシブタグであり、第１のＲＦＩＤリーダは、好ましくは、アクティブＲＦＩＤリーダである。
【００８６】
第１のＲＦＩＤタグ９０は、一実施形態では、堅硬なアイスプライス１４内または堅硬なアイスプライス１４の位置に設けられる。別の実施形態では、第１のＲＦＩＤタグ９０は、エンドストップ１５の位置に設けられる。
【００８７】
第１のＲＦＩＤリーダは、エンドストップ１５または堅硬なアイスプライス１４がビット１１またはビット１２のごく近くにあるときに、ＲＦＩＤリーダが第１のＲＦＩＤタグ９０を検出するように配置される。
【００８８】
電子制御ユニット５０は、第１のＲＦＩＤリーダに結合され、電子制御ユニット５０は、巻き上げ動作の間に、第１のＲＦＩＤリーダがビット１１またはビット１２における第１のＲＦＩＤタグ９０の存在を検出したときに、動力ウィンチ２１の動作を終了させるように構成される。
【００８９】
一実施形態では、クレーン２２には、第２のＲＦＩＤリーダ、好ましくはアクティブＲＦＩＤリーダが設けられる。第２のＲＦＩＤリーダは、把持具４２のごく近くに配置されているので、第２のＲＦＩＤリーダは、把持具がアイスプライス１４の位置またはアイスプライス１４の近くで曳航索を掴むのに適切な位置にあるときに、第１のＲＦＩＤタグを検出する。したがって、電子制御ユニット５０に、把持具４２が曳航索１０の自由端の近くにある時点が伝えられる。
【００９０】
一実施形態では、曳航索１０には、曳航索１０の長さに沿って、間隔を置いて、好ましくは、規則的な距離間隔を置いて、複数のＲＦＩＤタグ９０が設けられる。第１のＲＦＩＤリーダは、曳航索１０の巻き上げまたは繰り出しの間に、複数のＲＦＩＤタグのうちのＲＦＩＤタグ９０がビット１１、１２内の開口部１８（図１７）を通過したときにＲＦＩＤタグ９０を記録するように配置される。各々のＲＦＩＤ９０は、個々の情報を記憶し得るので、試験制御ユニット５０は、特定のＲＦＩＤタグ９０が第１のＲＦＩＤリーダを通過したときに、どのくらいの時系列リンクが巻き上げまたは繰り出しを行ったかを正確に判断することができる。したがって、有能な電子制御ユニット５０は、第１のＲＦＩＤリーダからの信号を使用して、繰り出される曳航索１０の長さを非常に正確に制御するように構成され、曳航索１０の破損または曳航索１０の張力不足による動力ウィンチ２１とビット１１またはビット１２との間の曳航索１０の積み重なりのようなエラーを判断することができる。
【００９１】
別の実施形態では、曳航索１０には、曳航索１０の長さに沿って間隔を置いて、好ましくは規則的な距離間隔を置いて配置された複数の光学タグが設けられ、動力ウィンチ２１の位置、ビット１１、１２の位置、または動力ウィンチ２１とビット１１、１２との間で電子制御ユニット５０に接続された光学リーダが、繰り出される曳航索１０の長さを決定するために光学タグを検出する。
【００９２】
図１６は、柔軟なアイスプライス１４を有する曳航索１０の別の実施形態を示す。好ましくは軽金属または頑丈な弾性プラスチックで形成されたブッシング１５は、曳航索１０に配置され、柔軟なアイスプライス１４の近くで曳航索１０に固定される。したがって、曳航索１０は、ブッシング１５を通って延在する。ブッシング１５は、柔軟なアイスプライス１４に最も近い端部にフランジが設けられ、その反対側の端部にエンドストップ１７が設けられる。ブッシング１５の主要延長部は、把持具４２（図１６には破線で示されている）の把持対象としての機能を果たす。ブッシング１５の主要延長部の長さは、把持具４２がブッシング１５の周囲を掴むことができるのに十分な長さである。エンドストップ１７は、ビット１１、１２内の対応円錐座１９に係合するための係合面としての機能を果たす円錐台を備える（図１６および図１７）。ビット１１、１２内の開口部１８は、曳航索１０が通過することができる大きさであるが、エンドストップ１７が開口部１８を通過することができないほどの小さい直径を有する。図１６に示されているように、動力ウィンチ２１が曳航索１０を引いて巻き上げるときに、エンドストップ１７はビット１１、１２および円錐座表面１９と当接し、動力ウィンチ２１によって維持される曳航索１０の張力により、確実にブッシング１５が常にビット１１、１２から同じ方向に延在するようになる。したがって、曳航索１０が完全に巻き上げられたときに、ブッシング１５の位置および向きがわかり、常に同じである。このことにより、把持具４２はブッシング１５の正確な位置を認識するので、大幅に把持具４２でブッシング１５を掴みやすくなる。
【００９３】
支持体３８は、好ましくは、ビット１１、１２の一体部品であり、クレーンアームを支持体３８の中心に向けて案内するための２つの先細案内部４３を形成する２つの羽根部４４で形成されたヨーク形状支持部を備える。ヨークの支持面は、好ましくは、休止（格納）位置で支持面に載置されるクレーンアームの角度と一致するように傾斜している。
【００９４】
一実施形態では、電子制御ユニット５０に、クレーンアームの操作によって任意の位置からビット１１、１２に近い第１の参照位置まで把持具４２を移動させる指示が出される。電子制御ユニット５０に、把持具５２が第１の参照位置に到達したときに曳航索１０を掴むように把持具を作動させる指示が出される。さらに、電子制御ユニット５０に、クレーンアームの自由端の把持具４２を第１の参照位置から指示位置まで移動させる指示が出され、指示位置は、好ましくは、遠隔送信器（例えば、パイロットの遠隔制御ユニット１５０）から通信装置５４によって無線で受信される位置である。電子制御ユニット５０はさらに、クレーンアームが所望の位置に向けて曳航索の自由端を移動させるのと同時に、曳航索１０を繰り出すように構成される。したがって、クレーン２２が曳航索１０の自由端を格納位置から所望位置まで移動させる間、曳航索１０上で一定の張力が維持され得る。
【００９５】
電子制御ユニット５０は、把持具４２が指示位置に到達したときに、および／または把持具４２を停止させる／開くためにタグボート２上の投薬装置５４が遠隔送信器から確認を受信したときに、すなわち、被支援船舶１の甲板上の乗組員が曳航索１０を受け取ったときに、曳航索１０を解放するために把持具４２を停止させる／開くように構成される。パイロットの遠隔制御ユニット１５０には、把持具４２が曳航索を解放することができるように、曳航索１０が渡されたことを示す入力手段が設けられる。あるいは、乗組員は、曳航索１０が受け取られたとの肯定応答を送信するために、自分用の携帯型無線通信ユニットを有し得る。
【００９６】
一実施形態では、タグボート２には、タグボートに対する座標系においてクレーンまたはロボットアームを補正するための第２の基準点が設けられ、第２の基準点は、支持体３８または支持体３９のようなタグボート上に設けられた固定構造物であり得る。電子制御ユニット５０は、所定の時間間隔で第２の基準点においてクレーン２２を再補正するように構成される。
【００９７】
電子制御ユニット５０は、通信装置５４を介して指示を受信したときに、すなわち、曳航索１０が受け取られて被支援船舶１から解放されたときに、動力ウィンチ２１を作動させることによって曳航索１０を巻き上げるように構成される。曳航索１０を巻き上げるようにとの指示は、例えば、支援操作が完了し、システム船舶１上の乗組員がシステム船舶１上のボラードまたはキャプスタンから曳航索１０を取り外したとパイロットが判断したときに、遠隔制御ユニット１５０から出され得る。関与している乗組員がタグボート２に、曳航索１０が被支援船舶１から解放され、タグボート２によって巻き上げられ得ることを無線で通信することができるように、被支援船舶１の甲板上で曳航索１０を操作する乗組員によって、追加の遠隔制御ユニット（図示せず）が携行される場合がある。甲板上で曳航索を操作する乗組員が使用するためのこの追加の遠隔制御ユニットは、一実施形態では、ビーコンＸと併用される。
【００９８】
電子制御ユニット５０は、巻き上げ操作の間、動力ウィンチ２１上の回転位置センサからの信号を使用して、利用可能で有れば、第１のＲＦＩＤリーダまたは光学リーダからの信号を使用して、繰り出される曳航索１０の長さを追跡する。
【００９９】
電子制御ユニット５０は、ロケーション装置５４を介して指示を受信したときに、動力ウィンチ２１を作動させることによって曳航索１０を繰り出すように構成されるので、タグボート２は、被支援船舶１から最適な距離にある最適な所望の推力位置を推測することができる。曳航索１０を繰り出すようにとの指示は、パイロットの遠隔制御ユニット１５０によって出され得る。
【０１００】
一実施形態では、クレーンアームには、デジタルカメラが設けられ、画像認識ユニットは、被支援船舶１の船体上の図形模様を認識する、または被支援船舶１の甲板上の乗組員を認識する、または被支援船舶１上の索道器を認識する、または入渠位置もしくは係船位置を認識するように構成される。一実施形態では、カメラからの信号は、通信装置５４を介して遠隔位置の受信者（例えば、制御センター２００）に無線で送信される。
【０１０１】
一実施形態では、タグボート２には、被支援船舶１上のビーコンＸ（図３）の位置を検出するためのセンサ（図示せず）が設けられる。被支援船舶１上のビーコンＸは、ＧＰＳビーコン、レーダービーコン、または被支援船舶１の位置を容易にかつ正確に決定することができる他の適切なビーコンであり得る。ビーコンＸは、一実施形態では、曳航索１０を受け取るべき被支援船舶１に乗船している乗組員によって携行される。したがって、電子制御ユニット５０には、曳航索１０が被支援船舶１に渡すべき正確な位置が伝えられる。ビーコンＸは、１つまたは複数のビーコンＸおよび遠隔制御ユニット１５０を含むパッケージの一部であり得る。このパッケージは、パイロットによって被支援船舶１に乗船した状態で携行される。パイロットは、遠隔制御ユニットを操作し、パイロットは、曳航索（単数または複数）１０を受け取るべき個々の乗組員に単数または複数のビーコンＸを配布する。一実施形態では、タグボート２には、曳航索１０を受け取る準備ができている乗組員の正確な位置で曳航索１０を渡しやすくするために、ビーコンＸの有無および正確な位置を検出するための専用のセンサが設けられる。
【０１０２】
一実施形態では、電子制御ユニット５０は、交換可能な治具を選択するようにとの指示を受信したときに、治具アセンブリから交換可能な治具を選択するように構成される。一実施形態では、交換可能な治具を選択するようにとの指示は、クレーン２２によって実行される作業に関連する特定の交換可能な治具を選択するための情報を含む。交換可能な治具を選択するようにとの指示は、自律的動作の一部として電子制御センター２００から、またはパイロットの遠隔制御ユニット１５０のような遠隔送信者から出され得る。
【０１０３】
一実施形態では、遠隔制御ユニット１５０は、パイロットが遠隔制御ユニット１５０のユーザインターフェースを介して遠隔制御ユニット１５０に指示を入力することによって、少なくとも１隻のタグボート２から遠い位置から、例えば、システム船舶１から、少なくとも１隻のタグボート２の動作を無線で制御するように構成される。
【０１０４】
遠隔制御ユニット１５０は、少なくとも１隻のタグボート２に推力コマンドを無線で送信するように構成される。電子制御ユニット５０は、遠隔制御ユニット１５０から無線で受信した推力コマンドを実行するために、タグボート２の推進器を制御するように構成される。一実施形態では、推力コマンドは、加えるべき推力の大きさおよび方向を示すベクトルを含む。
【０１０５】
推力コマンドは、一実施形態では、被支援船舶１の船体３に対するベクトルとして実行される。一実施形態では、電子制御ユニット５０は、無効コマンド、すなわち、関与する船舶間の衝突をもたらすコマンドをブロックするように構成される。
【０１０６】
一実施形態では、遠隔制御ユニット１５０は、少なくとも１隻のタグボート２に対して、被支援船舶１を追尾するようにとの指示を送信するように構成される。電子制御ユニット５０は、受信した指示を実行するために、被支援船舶１と一定の距離を置いて被支援船舶１を自律的に追尾するようにタグボート２を制御するように構成される。被支援船舶１を追尾するようにとの指示は、被支援船舶１を追尾する操作の間に曳航索１０に必要な張力に関する指示を含む。
【０１０７】
一実施形態では、護衛（追尾モード）のときに、タグボートの所望の位置は、被支援船舶１上の基準点からの相対ベクトルとして、または被支援船舶１の近くの任意の点として定義される。
【０１０８】
電子制御ユニット５０は、一実施形態では、遠隔制御ユニット１５０にセンサデータを送信するように構成され、遠隔制御ユニット１５０は、情報を受信してパイロットに受信した情報を提示するように構成される。したがって、パイロットには、例えば、タグボート２の正確な位置、加えられる推力の量ならびに推力の方向、および曳航索１０の張力が伝えられ得る。
【０１０９】
図２８〜図３１は、遠隔制御ユニット１５０およびその動作を示す。一実施形態では、遠隔制御ユニット１５０は、タッチスクリーン１７２付き携帯型タブレットコンピュータ１５０である。タブレットコンピュータ１５０は、無線通信装置１５４、バッテリ電源ユニット、位置センサ（ＧＰＳ）、およびタッチスクリーン１７２に結合された電子制御ユニット１５５を備える。
【０１１０】
一実施形態では、遠隔制御ユニット１５０は、タグボート２が被支援船舶１の位置を識別することができるように、すなわち、タグボート２が被支援船舶１の近くの動員位置に到達しやすくなるように、遠隔制御ユニット１５０の（ＧＰＳ）位置をタグボート２に送信するように構成される。
【０１１１】
電子制御ユニット１５５は、表示画面上に船体の輪郭の形で被支援船舶１を表示すると共に、図２８に示されているように、航跡図に被支援船舶１に接続されたタグボート２（ＴＵＧ１、ＴＵＧ２、・・・ＴＵＧｎ）の位置を表示するように構成される。被支援船舶１の所望の係留位置は、例として、係留位置が破線で示された船舶１の輪郭で示されている。パイロットは、タッチスクリーンを使用して被支援船舶１を拡大表示して、曳航索１０が取り付けられる被支援船舶１上の位置を選択することができる。可能な取付位置は、図３０のスクリーンショットに示されているように、被支援船舶１の輪郭内の破線円で示されている。パイロットは、タッチスクリーン１７２を使用して接続位置を変更することができ、パイロットは、関与しているタグボート２に指示を送信するためにタッチスクリーン１７２上のタグボート２の１つを選択することができる。パイロットは、関与しているタグボート２をタッチスクリーン上の別の位置に移動させることによって、タグボート２の所望の位置を変更することができる。
【０１１２】
図３１は、特定のタグボート２が選択されたときのタッチスクリーン１７２上の情報を示したスクリーンショットである。実線ベクトルは、関与しているタグボート２（この特許のケースではＴＵＧ１）によって加えられた現在の推力の大きさおよび方向を示している。示されている現在の推力の大きさおよび方向は、（もしあれば）直近で出された推力指示に従う、またはタグボート２上のセンサによって検出された曳航索１０上の力の大きさおよび／または方向に従うものであり得る。
【０１１３】
パイロットは、タッチスクリーン１７２を使用することによって、図３１に破線ベクトルで示されるように、新しい推力の大きさおよび方向を示すことができる。パイロットは、タッチスクリーン１７２上に「変更を実行する」と表示された仮想ボタンを押すことによって、関与しているタグボート２に対する新しい推力指示の変更および送信を実行することができる。
【０１１４】
タグボート２上の通信装置５４が遠隔制御ユニット１５０から新しい推力コマンドを受信したときに、電子制御ユニット５０は、推力コマンドに応答してエンジン／モータおよびアジマススラスタ２８を制御して、被支援船舶１に対してある大きさおよび方向の推力を加える。
【０１１５】
遠隔制御ユニット１５０はさらに、タグボート２に対して被支援船舶を追尾するコマンドを出すためにパイロットによって使用され得る。無線通信装置５４によって被支援船舶を追尾する指示を受信することに応答して、電子制御ユニット５０は、指示に基づいてエンジンおよびアジマススラスタ（ノズルドライブ）２８を操作する。したがって、電子制御ユニット５０は、タグボート２に一定の距離を置いて被支援船舶１を追尾させる、さらに好ましくは、電子制御ユニット５０は、タグボート２に一定の距離を置いて、かつ被支援船舶１に対する一定の相対位置で、被支援船舶１を追尾させる。
【０１１６】
遠隔制御ユニット１５０には、一実施形態では、タグボート２上のマイクロホン（装置）によって拾われた音を再生する、またはパイロットがタグボート２から受信する必要のある他の情報を再生するためのラウドスピーカが設けられる。
【０１１７】
一実施形態では、タグボート２には、スプレッダバー１１１（図３２）を使用してタグボート２２を陸１１０上のボラード１１２に固定する自動係留システムが設けられる。クレーン２２は、スプレッダバー１１０を操作する、すなわち、タグボート上またはタグボートの位置からボラード１１２の後ろ（タグボート２から見て後ろ）の位置までスプレッダバーを移動させるのに使用される。係留索は、スプレッダバー１１１の各々の端部に取り付けられ、係留索は、好ましくは、１つまたは複数の小型動力ウィンチ（図示せず）を含む自動張力付与システムを介して、タグボート２に固定される。図１８は、タグボート２を自動的に係留および解放する方法の一実施形態を示す。タグボート２が接岸状態にあるとき、タグボート２は、通信装置５４を介して任務命令を受信し、電子制御ユニット５０は、任務目的を処理して航路を計画する。次に、電子制御ユニット５０は、何らかのシステムエラーまたは近くの障害物が存在するかどうかを確認して、何らかのシステムエラーまたは近くの障害物が存在する場合、電子制御ユニット５０は、接岸状態で留まることを決定し、通信装置５４を介して制御センター２００にその問題を報告して、プロセスが終了する。何らかのシステムエラーまたは近くの障害物が存在しない場合、電子制御ユニット５０は、自動係留システムを作動させて、陸からタグボートを解放する。次に、任務が実行され、電子制御ユニットは、任務が完了したかどうかを確認する。任務が完了した場合、電子制御ユニット５０は、帰りの航路を計画して実行することによって係船場所まで戻るようにタグボート２を制御する。係船場所の近くでは、電子制御ユニットは、状況を認識するために利用可能なセンサ信号を使用して、タグボートを接岸させるように慎重に操縦する。その際に、電子制御ユニット５０は、自動係留システムを作動させてタグボート２を陸に繋ぎ、プロセスはブロック「接岸」に戻る。
【０１１８】
図１９は、タグボート２が待機位置にある状態で開始され、その後、通信装置５４を介して命令を受信するタグボート２の操作方法を示すフローチャートである。電子制御ユニット５０は、任務目的を処理し、航路を計画して実行する。衝突防止システムによって障害物が検出された場合、以下でさらに詳細に説明するように、電子制御ユニット５０は、必要に応じて回避行動を取って新しい航路を計画する。タグボート２が被支援船舶１に近くに到着すると、タグボート２は被支援船舶１上のパイロットからの新しい指示／コマンドを待つ。
【０１１９】
図２０は、被支援船舶１の近くにいる状態で、曳航索１０に張力をかけて被支援船舶１を追尾する指示を受信するタグボート２の操作方法を示すフローチャートである。次のステップで、電子制御ユニット５０は、利用可能なセンサ情報を使用して、曳航索１０上の張力が規定範囲内にあることを確認する。張力が規定範囲内である場合、電子制御ユニットは、タグボート２が、一定の距離を置いて、曳航索１０に必要な張力がかけられた状態で被支援船舶１を追尾するように制御を続ける。張力が最小閾値未満である場合、電子制御ユニット５０は、曳航索１０上の張力を増加させるためにタグボート２の操作を制御する。曳航索１０上の張力が最高閾値を超える場合、電子制御ユニット５０は、曳航索１０上の張力を減少させるためにタグボート２の操作を制御する。曳航索１０の張力変更は、例えば、エンジン／モータがアジマススラスタ２８に送る動力を変化させることによって達成される。
【０１２０】
図２１は、被支援船舶１の近くの待機位置にいる状態で、曳航索１０を被支援船舶上の特定の位置に渡すようにとの指示を受信するタグボート２の操作方法を示すフローチャートである。この点に関して、電子制御ユニット５０は、例えば、曳航索１０を受け取る準備ができている被支援船舶１の甲板上の乗組員を識別するために、ビーコンＸを使用して、またはカメラおよび画像処理ソフトウェアを使用して、被支援船舶１上の受渡地点を識別する。次に、電子制御ユニット５０は、タグボート２を所定位置へと、すなわち、識別された受渡地点の近くまで航行させるようにタグボート２を制御する。次に、電子制御ユニット５０は、クレーンアームを伸長するための基準が満たされていることを確認する。クレーンアームを伸長するための基準が満たされていない場合、電子制御ユニット５０は、タグボートの位置を調整する、またはクレーン２２の安定性（動き補正）を調整する。クレーンアームを伸長するための基準が満たされている場合、電子制御ユニット５０は、タグボートの位置を維持し、クレーン操作を開始および／または継続して、安全基準が範囲外であるかどうかを確認する。安全基準が範囲外である場合、クレーン操作は終了する。次に、タグボート２ならびに／もしくはクレーン２２の位置が調整され、クレーン２の安定性が調整される、およびまたは安全基準を満たすために他の基準が調整される。安全基準が範囲内である場合、曳航索１０が受け取られたという肯定応答を通信装置５４が被支援船舶１から受信するまで、クレーン操作は継続される。この肯定応答が受信されなかった場合、クレーン操作は継続される。肯定応答が受信されると、クレーン操作は終了し、クレーンは収縮されて、図５に示されている休止位置で格納される。
【０１２１】
図２２に示されているように、電子制御ユニット５０は、曳航索１０が渡されたとの肯定応答を受信した後、曳航索１０を繰り出しながらタグボート２と被支援船舶１との間の距離を調整する。このプロセスは、必要な距離に達するまで継続される。必要な距離に達すると、プロセスは、被支援船舶１からの推力コマンドを待つプロセスに移る。
【０１２２】
図２４は、推力コマンドが受信されるときのプロセスを示す。タグボートは、曳航索１０が被支援船舶１に接続された状態で待機位置にある。電子制御ユニットは、電子制御ユニット１５０から通信装置５４を介してパイロットによって出された推力コマンドを受信する。推力コマンドは、加える必要のある推力の大きさおよび方向を示す推力ベクトルを含む。一実施形態では、推力コマンドはさらに、推力位置、すなわち、推力コマンドを実行すべき被支援船舶１に対する位置を含み得、推力コマンドはさらに、推力角度を含み得る。あるいは、電子制御ユニットは、最適な推力角度を決定するように構成され得る。電子制御ユニット５０は、推力コマンドを受信したときに、タグボート２を推力位置まで移動させるように制御する。次に、電子制御ユニット５０は、タグボート２が推力位置および角度に達したことを確認する。タグボート２が推力位置に達していない場合、電子制御ユニットは、タグボート２の位置を調整して、最適な推力角度まで船体を回転させる。タグボート２が推力位置および角度に達したときに、電子制御ユニット５０は、曳航索１０が必要な張力に達するまで、曳航索１０に加わる推力を徐々に増大させる。その際に、電子制御ユニット５０は、曳航索１０上の必要な張力を維持して、被支援船舶１から（遠隔制御ユニット１５０から）次のコマンドを待つと同時に、曳航索１０上の張力を維持するために推力調整が必要であるかどうかを判断する。新しい推力コマンドが遠隔制御ユニット１５０から受信された場合、電子制御ユニットは、タグボート２の位置を調整して、最適な推力角度まで船体を回転させる。次に、プロセスは、ボックス「推力位置に達したか？」まで戻り、プロセスは繰り返される。推力コマンドが受信されない場合、電子制御ユニットは、推力任務が完了したかどうかを確認する。推力任務が完了していない場合、プロセスはボックス「被支援船舶からコマンドを待つ。推力調整が必要か？」に戻る。推力任務が完了した場合、プロセスはボックス「待機位置に移動する」に戻る。
【０１２３】
図２４のプロセスは、被支援船舶の船体３上のストロングポイント９をタグボート２の船首２７と係合させることで推力がタグボート２によって加えられることを除いて、実際には図２５のプロセスと同じである。説明したように、電子制御ユニット５０は、船体３上の印を識別するためのカメラおよび画像認識ソフトウェアを使用してストロングポイント９を識別する。図２４のプロセスでは、必要な推力が加えられたこと確認するために曳航索１０上の張力を使用することができない。その代わりに、電子制御ユニットは、タグボート２のルックアップテーブルまたは数学モデルを使用して、被支援船舶１の船体３に加えられる推力の必要量および方向を達成するように推進器を制御する。
【０１２４】
図２５は、推力任務が完了したときに曳航索１０を解放するプロセスを示す。電子制御ユニット５０は、曳航索１０が被支援船舶１から解放されたとの肯定応答の受信を待つ。この際に、制御ユニット５０は、曳航索１０を巻き上げるように動力ウィンチ２１を作動させる。電子制御ユニット５０は、巻き上げの間に、上述したように、曳航索５０が完全に巻き上げられたかどうか、および曳航索１０の自由端が格納位置にあることを確認する。曳航索１０が完全に巻き上げられていない場合、巻き上げプロセスは継続される。曳航索１０が完全に巻き上げられると、電子制御ユニット５０は、遠隔制御ユニット１５０を介して被支援船舶１から、または制御センター２００から次のコマンドを待つ。
【０１２５】
図３２は、陸１１０に係留されたタグボート２（クレーン２２またはロボットアームが設けられた任意の他のタイプのボートであり得る）を示す。スプレッダバー１１１に接続された係留索は、ボート２を陸１１０に固定するのに使用される。クレーン２２は、この実施形態では、ボート２が係留されたときに陸１１０への接続を確立するように構成される。陸１１０への接続は、電気的なデータ接続および／または電力接続であり得る。電子制御ユニット５０は、クレーン２２を使用して、陸への電気的接続を確立するように構成される。電子制御ユニット５０は、ボート２が係留されたときに、このプロセスを自律的に実行するようにプログラムされ得、電子制御ユニット５０はさらに、ボートが離岸しつつあるときに電気的接続を切断するように構成される。電子制御ユニット５０は、接続を確立するためにコネクタを陸上の接続点と接続するように構成される。一実施形態では、コネクタは、誘導接続を確立するためにコイル９５で形成される。陸１１０上の接続相手は、陸（岸壁など）上の対応電極９９のコイルである。コイル９５には、電極９９に適合するサイズおよび形状の開口部が設けられる。コイル９５には、把持要素９７が取り付けられる。把持要素９７は、ブッシング１５と同様または同一の形状およびサイズを有する。したがって、把持要素９７は把持具４２と合致し、そのことにより、コイル９５を把持具４２で操作することができる。コイル９５には、ボート２上に設けられたケーブルリール９８まで延在する電力ケーブル９６が取り付けられ、ケーブルリール９８は、ボート２の電気系統に接続される。コイル９５は、使用されていないときは、図３１の破線で示されているように、クレーン２２によってボート２の甲板上の単純電極９１の上に配置される。
【０１２６】
電子制御ユニット５０は、把持具４２および把持要素９７を使用してコイル９５をボート２の甲板から持ち上げて、陸上の電極９９に向けて電極９９の上までコイル９５を移動させるように構成される。したがって、誘導電気的接続は、電力および／またはデータを送信するのに使用され得る陸で確立される。
【０１２７】
電子制御ユニット５０は、ボートが係留された状態で電気的接続を維持するように構成されるので、例えば、ボート２に搭載されているバッテリを充電することができ、ボート２に搭載されている電気機器に電力を供給することができる。電子制御ユニット５０は、コネクタ９５がコイル９９の形態の接続点に接続された状態で陸に対するボート２の移動を調節するために、クレーン２２アームを自由に移動させることができる。
【０１２８】
電子制御ユニット５０は、ボート２が離岸しなければならない、例えば、作業を開始しなければならないときに、電気的接続を切断するように構成される。電子制御ユニット５０は、把持具４２を使用して把持要素９７を掴み、岸壁のコイル付き電極９９からコイル９５を持ち上げて、甲板上の電極９１に向けて電極９１の上までコイル９５を移動させるように構成される。
【０１２９】
一実施形態では、ケーブルリール９８は、弾性手段または他の適切な手段を使用して、電力ケーブル９６上の所定量の張力を維持しながら電力ケーブル９６の巻き上げおよび繰り出しを自動的に行う。
【０１３０】
一実施形態では、タグボート２は、曳航索１０上の過負荷による転覆または沈没を自動的に防止するように構成される。この点に関して、タグボート２には、曳航索１０がタグボート２に及ぼす引張力の大きさおよび方向を検知するように構成されたセンサ装置が設けられる。このセンサ装置は、動力ウィンチ２１に加わるトルクを決定する動力ウィンチ２１上のセンサと、特にタグボート２に曳航索が及ぼす力の方向を決定するのに役立つビット１１、１２における歪みゲージなどとの組み合わせであり得る。さらに、タグボート２には、タグボートの向きを検知するように構成されたセンサ装置が設けられる。この目的のために、モーションセンサ（エモーション参照ユニット）が使用され得る。センサ装置は、電子制御ユニット５０に検知情報または検知信号を送信するように構成される。電子制御ユニット５０は、センサ装置から検知情報または検知信号を受信するように構成される。電子制御ユニット５０は、有線または無線構成のセンサ装置に接続され得る。電子制御ユニット５０は、上記センサの信号を受信し、電子制御ユニット５０に、推進器によって生成された推力の大きさおよび方向が伝えられる。いくつかの実施形態では、電子制御ユニット５０は、推進器によって生成された推力の大きさおよび方向を検知するセンサ装置に結合される。代替的に、または追加的に、他の実施形態では、推力の大きさおよび方向を検出するセンサは存在せず、その代わりに、推進器の制御ユニットが電子制御ユニット５０と直接通信する。推進器の制御ユニットは、推進器の推力の大きさおよび方向に関する情報を電子制御ユニット５０に送信する。いくつかの実施形態では、電子制御ユニット５０は、推力に関する情報を受信するように構成される。このようにして、電子制御ユニット５０には、複数の方法のうちの１つまたは複数によって推力の大きさおよび方向に関する情報が伝えられる。電子制御ユニット５０は、検知された推力の大きさならび方向、検知された引張力の大きさならびに方向、および検知されたタグボートの向きに基づいて、タグボート２が安全閾値を超えているかどうかを判断する。安全閾値は、タグボート２の水平線に対する最大傾きを含み得る。いくつかの実施形態では、電子制御ユニット５０は、本願の実施形態に関して述べた動作閾値に関する情報を含む電子メモリまたは記憶装置を備える。電子メモリはさらに、所定の安全閾値情報に関する情報を含み得る。例えば、電子制御ユニット５０は、検知された情報に基づいた引張力の決定された大きさならびに方向およびタグボートの決定された向きを、記憶されている所定のタグボートの最大傾きおよび／または引張力の所定の大きさならびに方向と比較する。電子制御ユニット５０は、１つまたは複数の状況に対して変化する複数の所定の安全閾値およびまたは動作閾値を含むルックアップテーブルを参照し得る。電子制御ユニット５０には、例えば、推進器から、例えば、推進器によって生成された推力の大きさおよび方向を表す信号によって、推進器によって生成された推力の大きさおよび方向が伝えられる。
【０１３１】
いくつかの実施形態では、電子制御ユニット５０は、安全閾値を超えたかどうかを判断する。一実施形態では、安全閾値を超えていると電子制御ユニット５０が判断した場合に、電子制御ユニット５０は、推力の大きさを低減し、および／または推力の方向を変更する。好ましくは、電子制御ユニットは、通信装置５４を介して、この推力の大きさの低減およびまたは推力の方向の変更を制御センター２００または遠隔制御センター１５０に無線で伝える。
【０１３２】
一実施形態では、タグボート２には、電子制御ユニット５０からのコマンドに応答して、タグボート２を曳航索１０から切り離す装置が設けられ、好ましくは、該装置は、曳航索１０を切断する器具を備える。切断することによってタグボート２を曳航索１０から切り離す装置は、好ましくは、曳航索１０を切断するために、ナイフもしくは斧など、または一般にポリマー系の曳航索１０に熱を加える要素を含む。
【０１３３】
電子制御ユニット５０は、好ましくは、タグボート２が第１の安全閾値より高い第２の安全閾値を超えたと電子制御ユニット５０が判断したときに、曳航索１０を切断するように構成される。一実施形態では、第１の安全閾値ならびに第２の安全閾値はタグボートが転覆するリスクであり、および／または第１の安全閾値ならびに第２の安全閾値はタグボートが沈没するリスクである。
【０１３４】
一実施形態では、電子制御ユニット５０は、タグボート２の挙動をシミュレートするコンピュータモデルに基づいて、タグボート２が転覆または沈没するリスクを判断するように構成される。この点に関して、電子制御ユニット５０には、推力、曳航索の力ならびに方向、および任意で波に反応したタグボート２の挙動をシミュレートするタグボート２の数学モデルが設けられ得る。
【０１３５】
したがって、一実施形態では、電子制御ユニット５０は、タグボート２の推進器によって生成された推力の大きさおよび方向を決定し、曳航索１０によってタグボート１に加えられた引張力の大きさおよび方向を決定し、タグボート２の向きを決定し、推力の大きさおよび方向と、引張力の大きさおよび方向と、タグボート２の向きとの組み合わせが安全閾値を超えているかどうかを判断する。電子制御ユニット５０はさらに、タグボート２が安全閾値を超えるのを防止するために、推力の大きさおよび／または方向を調整するように構成され得る。電子制御ユニットはさらに、安全閾値を超えたときに曳航索１０を切断するように構成され得る。
【０１３６】
一実施形態では、ボートまたは船舶（任意のタイプのボート、船または船舶であり得、タグボート２である必要はない）には、例えば、他のボートまたは船舶のような障害物との衝突を回避するように乗組員を支援し得る衝突防止システムが設けられる。一実施形態では、ボートまたは船舶は、第１のリスクレベルを超えた場合に乗組員に警告を発するように構成され、一実施形態では、ボートまたは船舶はさらに、第１のリスクレベルより高い第２のリスクレベルを超えたときに乗組員が回避行動を取った場合に回避行動を取るように構成される。さらに、衝突防止システムは、自律的動作するボートまたは船舶で使用され得、この場合、衝突防止システムは、第１のリスクレベルを超えたときに遠隔の受信者に無線で送信される警告を発し、第２のリスクレベルを超えたときにナビゲーションシステムが回避行動を取る。図３３は、衝突防止システムの機能を示すために図上でシナリオを示す。
【０１３７】
図３３に示されているように、衝突防止システム（電子制御ユニット５０の一体部品であり得る）は、ボート２の周囲の第１の衝突ゾーン８０を指定し、さらにボート２の周囲の第２の衝突ゾーン８１を指定しており、第２の衝突ゾーン８１は第１の衝突ゾーン８０を取り囲む。第１の衝突ゾーン８０の形状およびサイズと、第２の衝突ゾーン８１の形状およびサイズは、ボートまたは船舶２の速度および船首方向に依存する。ボートまたは船舶２の速度および船首方向は、ベクトル８２で示されている。
【０１３８】
第１の衝突ゾーン８０および第２の衝突ゾーン８１は、ボートまたは船舶の船首方向に向かってより大きく、ボートまたは船舶２の速度が増すにつれて少なくとも船首方向に向かってより大きくなり、好ましくは、さらに船首方向の横断方向に向かってわずかに大きくなる。
【０１３９】
図３３に示されているように、衝突防止システムは、例えば、ＲＡＤＡＲ、ＬＩＤＡＲ、およびカメラのようなボート２上のセンサを使用して複数障害物を検出している。この例では、検出された障害物は、プレジャーボート（ヨット）８５、漁船８７、貨物船８６、および島８８を含む。しかしながら、これは、可能性のある障害物の種類の単なる例に過ぎず、他の障害物の種類も検出可能であることは理解されよう。
【０１４０】
衝突防止システムは、カテゴリを各々の検出された障害物に割り当てるように構成される。カテゴリの例は、例えば、水上乗り物、固定構造物、浅海域、陸であり、カテゴリは、好ましくは、ボート、船舶を含む水上乗り物の複数のカテゴリを含み、前記ボートの複数のカテゴリは、さらに好ましくは、漁船、タグボート、スピードボート、ヨットおよび帆走ヨットを含み、前記船舶のカテゴリは、貨物船、海軍船艇、クルーズ船およびフェリーを含む。しかしながら、このリストは単なる例に過ぎず、このリストは網羅的リストでないことは理解されよう。
【０１４１】
各々のカテゴリには、例えば、好ましくは（利用可能であれば）検出障害物のナビゲーション計画に対する、また（利用可能であれば）検出障害物の数学モデルを使用した、検出障害物の位置変更、針路変更および／または速度変更の可能性に関する情報が関連付けられている。各々のカテゴリには、好ましくは検出障害物の検出された速度および船首方向（検出されれば）に対して、第１の衝突ゾーンならびに第２の衝突ゾーンの形状およびサイズに関する情報が関連付けられている場合もある。
【０１４２】
一実施形態では、ナビゲーションシステムは、検出障害物の針路を追跡するように構成される。一実施形態では、ナビゲーションシステムは、好ましくは障害物が配置されているカテゴリに基づいて、検出障害物の針路および／または速度の変更の可能性を決定するように構成される。
【０１４３】
ナビゲーションシステムは、決定されたカテゴリおよび検出障害物の速度に基づいて、各々の検出障害物の周囲の衝突ゾーン８３を決定する。
【０１４４】
図３３の例では、ボート２は、計画航路７８を有する。この航路７８を取った場合、ナビゲーションシステムは、しばらくしてプレジャーボート８５の衝突ゾーン８３がボートの第２の衝突ゾーン８２と重なることを検出する。その際に、衝突防止システムは、遠隔制御センター２００および／または遠隔制御ユニット１５０に警告を無線で送信する。ボート２は、遠隔制御センター２００および／または遠隔制御ユニット１５０から無線指示を受信しなければ、計画された針路７８を進む。このような航路変更の無線指示が受信されなければ、衝突防止システムは、しばらくして、プレジャーボート８５の衝突ゾーン８３がボート２の第１の衝突ゾーン８０と重なることを検出し、その際に、衝突防止システムは、好ましくはＣＯＬＲＥＧに従って、確実にボート２が安全距離を置いてプレジャーボート８５の後ろを通過する新しい航路７９を進むことで、回避行動を取る。回避行動を決定するために、衝突防止システムは、好ましくは（入手可能であれば）ボートまたは船舶２の数学モデルを使用して、ボートまたは船舶２の航行制限を考慮に入れる。
【０１４５】
同時に、衝突防止システムは、好ましくは標準海事ＶＨＦ通信（例えば、緊急安全メッセージに使用されるチャンネル１６）のようなＶＨＦ通信を使用して、好ましくは、例えば、「ＩＭＯ標準海事航海用語集」のような国際基準ルートに従って、ルート変更を放送する。 両方の船舶が同じ衝突防止システムを有する場合には、データ交換に標準通信プロトコルが使用される。
【０１４６】
一実施形態では、携帯型制御ユニット１５０は、被支援船舶から従来型のタグボートへの従来のＶＨＦ通信を向上させるのに使用され得る。該システムは、パイロットが動的な位置決め方式でタグボート２および被支援船舶１を含むシステム全体を制御するようにとのコマンドを出すことができるように構成される。正式な制御ユニット１５０上のインターフェースは、ＤＰ操作を支援し、（被支援船舶１の）船長およびパイロットが利用できる位置データを強化するために、追加のセンサを含み得る。
【０１４７】
一実施形態では、タグボート２には、自動アンカリングシステム（図示せず）が設けられる。自動アンカリングシステムには、安全機能が付与され得、電子制御ユニット５０は、一実施形態では、セーフフォールバック（例えば、欠陥モードがこの動作を支援する）として、自動アンカリングシステムを始動させるように構成され得る。
【０１４８】
一実施形態では、タグボート２は、完全な無人水上艇（ＵＳＶ）である。すなわち、タグボート２は、乗組員が乗船せずに操作され得、場合によっては、遠隔制御センサ２００または遠隔制御ユニット１５０のような遠隔制御ステーションからの指示によって支援され得るように自動化される。遠隔制御ステーションの設備が整っているため、１人のオペレータが全ての作業シナリオにおいてタグボート２を安全に操縦する、または監視することができる。オペレータは、制御ステーションからタグボート２の周囲の操作領域を３６０°見渡すことができ、好ましくは、同時に３６０°の領域の音を捕らえることができる。
【０１４９】
通信は、高い信頼性および迅速かつ効果的な通信のための帯域幅を提供する。一実施形態では、通信システムは、複数の異なる通信チャネルを利用するトポロジを使用することによって、それ自体が冗長システムになる。二次的なフォールバックオプションとして、衛星型通信システムが設けられる。
【０１５０】
ボート、タグボート、船舶、および方法の好適な実施形態をこれらが展開されている環境に関して説明したが、これらは本発明の原理を説明する例に過ぎない。さまざまな実施形態の要素は、他の種類の要素と組み合わせてこれらの要素の利益を享受するために他の種類の要素の各々に組み込まれてよく、実施形態におけるさまざまな有益な特徴は、単独で、または互いに組み合わせて採用されてよい。１つのコントローラまたは制御ユニットは、複数のコントローラまたは複数の制御ユニットの組み合わせで形成されてよい。本発明の精神および添付の特許請求の範囲から逸脱せずに、他の実施形態および構成が考案されてよい。特許請求の範囲において、用語「備える」は、他の要素またはステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、複数を除外するものではない。特定の手段が互いに異なる独立請求項の中で述べられているということだけでは、利点をもたらすためにこれらの手段の組み合わせを使用することができないということを示さない。
【図１】
2019510679.tif 000003
【図２】
2019510679.tif 000004
【図３】
2019510679.tif 000005
【図４】
2019510679.tif 000006
【図５】
2019510679.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【国際調査報告】
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